谷氨酸钠是什么_研究简史理化性质制备方法应用领域

基本信息编辑

中文名

谷氨酸钠

外文名

monosodium glutamate

别名

DL-谷氨酸钠、α-氨基戊二酸一钠

化学式

C5H8NNaO4

相对分子质量

169.11

熔点

225℃

水溶性

易溶于水

沸点

333.8℃

闪点

155.7℃

外观

白色结晶粉末

应用

调味品

警示术语

R20、R21、R22

摩尔质量

169.111 g·mol−1

SMILES

N[C@@H](CCC(O)=O)C([O-])=O

危险性符号

R20/R21/R22

缩写

MSG

CAS登录号

142-47-2/32221-81-1

EINECS登录号

205-538-1

安全性描述

S26/S36

谷氨酸钠编辑

钠离子与谷氨酸根离子形成的盐

谷氨酸钠（C5H8NNaO4），化学名α-氨基戊二酸一钠，是谷氨酸的钠盐。

1866年，德国化学家卡尔·海因里希·利奥波德·瑞特豪森将小麦麸用硫酸水解而得到的酸性氨基酸。1908年，日本科学家池田菊苗博士利用海带单独分离出味美成分，并证明了这种味美成分就是谷氨酸钠盐，从而生产化学调味料投放市场。生活中常用的调味料味精的主要成分就是谷氨酸钠。西红柿、发酵的大豆制品、酵母提取物、某些尖奶酪，以及发酵或水解蛋白质产品（如酱油或豆酱）所能带来的调味作用中，部分归功于谷氨酸的存在。

1研究简史2理化性质物理性质化学性质计算化学数据

3制备方法4应用领域调味剂医药用生化试剂有机合成中间体

5安全措施环境危害健康危害危害防治6储存运输

储存方法运输方法7相关法规8对映体9争议事件

研究简史

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1866年，德国人雷哈生利用硫酸水解小麦面筋，最先分离出谷氨酸。

1908年，日本池田菊苗教授采用水提取和结晶的方法，从海带中分离出谷氨酸，制成一种新型的调味品，并将其味道命名为Umami（鲜味）。

池田菊苗注意到日本木鱼和海带的鱼汤均具有一种特别的滋味，而当时他并未对这种味道进行过任何科学描述，且这种味道与甜味、咸味、酸味和苦味截然不同。为了证实是因电离化谷氨酸盐而产生了这种鲜味，池田教授研究了许多关于谷氨酸盐的味觉特性，当中包括钙、钾、铵和镁的谷氨酸盐。除了其他矿物质所产生的某种金属味道外，所有的盐均会形成这种鲜味。在这些盐中，谷氨酸钠可溶性最好，味道最佳，兼且易于结晶。池田教授将这种产物命名为谷氨酸钠，并为生产MSG申请专利。

1909年，铃木兄弟开始了商业化生产，这也是世界上首次制成谷氨酸钠，味精工业从此诞生。

1910年，日本味之素用水解法生产出谷氨酸。

1936年，美国人从甜菜废液中提取谷氨酸。

1946年，美国发明发酵法生产α-酮戊二酸，并发表了用酶法或者化学法将其转化成L-谷氨酸的办法。

1957年，微生物发酵法生产谷氨酸开始成为工业化生产的主要方法。

1962年，日本采用丙烯腈为原料，化学合成DL-谷氨酸，再经化学分割生成L-谷氨酸钠。

谷氨酸钠

理化性质

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物理性质

外观：无色至白色棱柱状结晶或白色结晶性粉末，水溶液无色

熔点：225℃

气味：基本无特殊气味（味觉阈值0.014%）

味觉：具有强烈的肉类鲜味，略有甜味或咸味

光学活性：谷氨酸钠分子结构中含有一个不对称碳原子，具有光学活性，能使偏振光面旋转一定角度

可溶性：易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚

溶解性（水）：10 g/100 mL（冷水），71.7g/100mL（热水）

化学性质

稳定性：对光和热稳定，10%水溶液在pH值6.9时通气条件下100℃加热3h分解率约0.6%。加热至120℃脱水缩合。在酸性环境中，谷氨酸钠会生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐；在碱性环境中，谷氨酸钠会起化学反应产生一种叫谷氨酸二钠的物质。

毒性：食用味精在正常范围内不会对健康有任何损害，但食用过多会使部分人出现头痛，面红，多汗，面部压迫或肿胀，口部或口周麻木、胃部烧灼感及胸痛等中毒症状，中毒以后可每天口服50毫克维生素B6缓解症状。谷氨酸钠在120℃的温度下会形成焦谷氨酸钠，民众一般认为，焦谷氨酸钠不仅鲜味很低，而且具有一定的毒性，是致癌物质。但是科学家经过实验研究，发现焦谷氨酸钠能提高人的记忆力，并且不是致癌物质。

谷氨酸钠与酸（盐酸）反应方程式：

HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+HCl=HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NaCl

谷氨酸钠与酸（磷酸）反应方程式：

过量：3HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H3PO4=3HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+Na3PO4

少量：HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H3PO4=HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NaH2PO4

谷氨酸钠与碱（氢氧化钠）反应方程式：

HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+NaOH→NaOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COONa+H2O

谷氨酸钠加热反应方程式：

毒理学数据：48 mg/kg（大鼠经口TDLo），40 mg/kg（大鼠皮下TDLo）

计算化学数据

1.氢键供体数量：2

2.氢键受体数量：5

3.可旋转化学键数量：4

4.拓扑分子极性表面积（TPSA）：103

5.重原子数量：11

6.复杂度：149

7.不确定原子立构中心数量：1

8.共价键单元数量：2

制备方法

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方法一（中和提取精制法）

谷氨酸发酵以15%左右的葡萄糖为碳源，并加适量的无机盐和生物素配成发酵培养基，经连消并冷却至40℃后送入已灭菌的发酵空罐；以流加的液氨为氮源，接种经二级扩大培养的谷氨酸产生菌。提取现一般采用冷冻等电一离子交换法。发酵液在等电罐中一边用冷冻盐水缓慢搅拌冷却降温至5℃，一边用硫酸调Ph值至3.22（等电点）；沉淀8h后，沉淀经离心分离得粗谷氨酸；母液和上层清液调配后上离子交换树脂交换，用氨水洗脱；前流分汇入上层清液重新上柱，后流分与氨水一起作洗脱液，高流分与发酵液一起回等电罐。在装有60～65℃底水的中和罐中加入谷氨酸，搅拌，并缓慢加入纯碱溶液，中和至Ph值6.2～6.4，中和液浓度控制在相对密度1.17～1.18（21～2 2°Bé）；待中和液降温至50℃以下，加入适量的硫化钠溶液以除铁；然后用粗谷氨酸回调Ph值至6.2～6.4，并升温至60℃，再加入粉末活性炭，搅拌半小时后送入压滤机压滤；再将滤液用颗粒活性炭柱二次脱色得清液；清液送入真空煮晶锅内在60～70℃下蒸发浓缩至相对密度1.28（31.5084），加入0.36～0.542mm的晶种后继续蒸发结晶，期间需用热水杀晶和补加一定量的清液；放料后，经育晶槽，再离心分离得结晶味精，母液或经脱色后再蒸发结晶，精制收率可达理论量的92%。

制备方程式：

(C6H10O5)n·xH2O→C6H12O6[NH3,O2]→C5H9NO4[Na2CO3]→C5H8NaO4

方法二（α-酮戊二酸合成法）

第一步：NH4和供氢体还原性辅酶II（NADPH2）存在的条件下，α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶（GHD）的催化下，发生还原氨基化反应，或转氨酶（AT）催化转氨反应，或谷氨酸合成酶（GS）催化，形成谷氨酸。

GHD方程式：HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+NADPH+H+NH4→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+H2O+NADP

AT方程式：HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+COOH-CHNH2-R→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+COOH-CO-R

GS方程式：HOOC-CO-CH2-CH2-COOH+COOH-CHNH2-CH2-CH2-COOH+NADPH+H→HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+NADP

第二步：谷氨酸发酵液与盐酸离心搅拌并育晶、搅拌、沉淀生成谷氨酸钠。

方法三（丙烯腈合成法）

在120~150℃和20~30MPa条件下，钴催化剂Co2(CO)8局部选择催化丙烯腈氢甲酰化，生成3-氰基丙醛（直链醛产率为80%），然后通过Strecker降解反应（斯特雷克氨基酸合成反应）合成生成L-谷氨酸钠。这种办法曾经是一种工业生产工艺路线，但被更经济的办法取代。

应用领域

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调味剂

做调味剂使用时，一般用量为0.2%～0.5%。除单独使用外，宜与核糖核苷酸和肌苷酸钠之类核酸类调味料配成复合调味料，以提高效果。谷氨酸钠是国内外应用最为广泛的鲜昧剂，与食盐共存时可增强其呈味作用，与5′-肌苷酸钠或5′-鸟苷酸钠一起使用，更有相乘的作用。我国规定可在各类食品按生产需要适量使用。

谷氨酸钠具有强烈的肉类鲜味，味精用水稀释至3000倍仍可感觉到鲜味，广泛用于家庭，饮食业、食品加工业（汤、香肠、鱼糕、辣酱油、罐头等）。鸟苷酸钠与谷氨酸钠同时使用，具有协同作用，能提高鲜味，又称助鲜剂或强力味精。

医药用生化试剂

谷氨酸广泛存在于动植物的机体中，是食品中天然存在的营养成份。谷氨酸食用后，有96%在体内被吸收，其余氧化后在尿中排出。谷氨酸虽然不是人体必需的氨基酸，但在氮代谢中与酮酸发生氨基转移作用，能合成其它氨基酸。谷氨酸有降低血液中毒素的作用。当肝功能受损时，血液中含氨量增高，引起严重的氮代谢紊乱，导致肝昏迷，而谷氨酸能与氨起作用，降低血液中氨的含量。另外，脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其他的氨基酸。当葡萄糖供应不足时，谷氨酰胺能起脑组织的能源作用，因此谷氨酸对改进和维持脑机能是必要的。此外，医药上用于预防肝昏迷，防止癫痫也可用作脑营养剂。

有机合成中间体

在工业上可用作有机合成中间体，但在世界年产量中，这种用途占的比重极小，如应用于助剂、渗透膜、丝蛋白改性、皮革助剂、生物医学材料、改性再生胶原纤维等各个领域。

安全措施

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环境危害

对环境有危害，对水体可造成污染。

健康危害

吸入、摄入或经皮肤吸收对身体一般无害，过度加热会形成焦谷氨酸钠，对人体健康可能有一定影响。

危害防治

急救措施

眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。

食入过量：饮足量温水，催吐。洗胃，导泄。就医。

泄漏应急处理

隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。用大量水冲洗，洗水稀释后放入废水系统。若大量泄漏，收集回收或运至废物处理场所处置。

安全标志

R20吸入有害。

R21与皮肤接触有害。

R22吞食有害。

储存运输

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储存方法

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。保持容器密封。应与酸性物质、强氧化剂、易燃物分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

运输方法

操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类、强氧化剂、易燃物接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。

相关法规

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GB 2720-2003《味精卫生标准》

本标准规定了味精的指标要求、食品添加剂、生产加工过程的卫生要求和检验方法。

GB 2720-2015《食品安全国家标准味精》

新标准在术语及定义方面对味精的定义细化为味精、加盐味精以及增鲜味精，修改了感官要求，增加了感官检验的方法，理化指标由原来标准内订立修改为按照GB2762执行，经查询，与旧标准对比，取消了锌的检验要求。

GB/T 8967－2007《谷氨酸钠（味精）》

标准按添加成分，将味精产品分成三大类：即普通味精、加盐味精和增鲜味精。标准要求，无论是哪一种味精产品，其感官要求都应满足：无色或白色结晶状颗粒或粉末，易溶于水，无肉眼可见杂质，且无异味的要求。按规定，加盐味精产品的谷氨酸钠含量应不小于80%，食用盐添加量应小于20%，铁含量小于等于每千克10毫克；对于增鲜味精，则要求：谷氨酸钠含量不小于97%，增鲜剂呈味核苷酸二钠不小于1.5%，铁含量小于等于每千克5毫克等。无论是加盐味精还是增鲜味精，都需用99%的味精来加盐和进行增鲜。

对映体

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一般意义上来说，谷氨酸钠指外消旋体DL-谷氨酸钠，除此之外有L型和D型两种旋光异构体。

L-谷氨酸钠

左旋，微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、乙醇和丙酮，能被微生物分解，在20℃、2mol/L的盐酸介质中比旋光度为+25.16，即常见的谷氨酸钠，用作味精等。

D-谷氨酸钠

右旋，微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、乙醇和丙酮，不能被微生物分解，过去一般认为对人体或动物无用。但国外科学家发现，D型谷氨酸具有抗癫痫的生理活性，它的盐酸盐如谷氨酸钠可充当胃酸的增强剂，或是消除焦虑症。

争议事件

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味精的使用引起过很大争议，尽管很多国家的食品管理部门认定适量消费味精是安全的（例：世界卫生组织和联合国粮农组织于23届联会上公布：食用味精，有益无害，取消限量），但很多批评者认为味精的危害可以引起包括头痛在内的副作用。

有些人还对谷氨酸钠中的成分产生过敏反应，这种过敏很类似小麦和贝壳动物过敏。这些不良反应通常在摄入味精一小时后出现症状。西方国家的一些亚洲餐馆已经自愿放弃味精的使用，或提醒顾客菜肴是否使用了味精。

有媒体报道称在日常烹调中常用的谷氨酸钠，以及经常与之联合使用以提升食品鲜味的5′-呈味核苷酸二钠，这两种增味剂在长期大量摄入的情况下，会导致情绪异常。谷氨酸钠还与抑郁、失眠、恶心、偏头疼、不育等症状相关。